基于傾斜光纖光柵的濕度傳感器研究.pdf

1、光纖傳感器由于其靈敏度高、結構簡單、抗電磁干擾等優(yōu)點，近年來越來越受到學術界以及工程界的重視。在測量溫度、應力、加速度等方面已經(jīng)有了十分優(yōu)異的研究進展并且實現(xiàn)了商用化。傾斜光纖光柵由于其特殊的結構，使得其在對環(huán)境折射率的響應方面相較與布拉格光纖光柵有著更高的靈敏度，更適用于折射率的測量。相對濕度是混凝土中一個十分重要的參數(shù)，一直以來由于受到系統(tǒng)性理論、建模水平、濕度傳感器性能等方面的影響，一直沒有一個學術界所公認的好的測量方法來對混凝土

2、干裂原因進行系統(tǒng)分析，因此有必要對適用于混凝土中的濕度傳感器進行研究。
　　本研究主要內容包括：⑴介紹了濕度檢測的重要性，以及相對濕度這一參數(shù)在研究混凝土收縮變形等方面中的重要作用，介紹了光纖光柵傳感器以及傾斜光纖光柵傳感器等的研究進展。之后，從光纖光柵的耦合模理論出發(fā)，類比推倒出了傾斜光纖光柵的耦合模。其中，重點分析了與光纖光柵有不同特點的包層模耦合理論以及輻射模耦合理論，并從理論出發(fā)，闡述了傾斜光纖光柵在應力、溫度、折射率等方

3、面實現(xiàn)傳感的可能。⑵介紹了與濕敏材料有關的理論知識，以及濕敏材料 PVA的有關情況，并通過用棱鏡耦合儀對固化后的PVA進行一系列實驗，驗證了PVA會隨著環(huán)境濕度變化而發(fā)生折射率改變，再次定性說明PVA是一種理想的濕敏材料。⑶提出一種傾斜光纖光柵濕度傳感器，通過PVA感知外界環(huán)境濕度的變化而導致其折射率發(fā)生改變，此時柵區(qū)鍍過 PVA膜的傾斜光纖光柵，由于包層模外部折射率的變化，而使光傳輸性質發(fā)生改變，通過觀測的透射譜包層模諧振峰的偏移特點